[發明專利]一種激光熔覆層的鐵基復合粉末及厚非晶熔覆層制備方法

在審

• 申請號: 201811294161.0
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109306433A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 柳建;蔡志海;白旭東;劉軍;杜曉坤;梁秀兵;孫曉峰;宋巍;王思捷;尤家玉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C22C38/10;C22C38/08;C22C38/02;B22F1/00;C23C24/10
• 代理公司: 北京智為時代知識產權代理事務所(普通合伙) 11498
• 代理人: 王加嶺;楊靜

本發明提供了一種激光熔覆層的鐵基復合粉末及厚非晶熔覆層制備方法。本發明的鐵基復合粉末，其重量百分比組成如下：鈷17％～19％，鎳16％～18％、硼3％～5％、硅2％～4％、鈮6％～8％，余量為鐵。本發明的鐵基復合粉末成分比例具有較強的非晶形成能力；并含有較高的硼、硅元素，具有造渣與優先氧化保護金屬的功能。將本發明的鐵基復合粉末用于制備激光熔覆涂層，一次成型減少工藝復雜性，熔覆層的非晶體積含量達到36.7％，形成的熔覆層厚度高，單層熔覆層的厚度超過1.5mm，減少搭接次數，熔覆層硬度平均值達到950HV_0.1以上，分布均勻沒有較大波動，可極大的提高熔覆層的耐磨性能。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，具體地，涉及一種激光熔覆層的鐵基復合粉末及厚非晶熔覆層制備方法。

背景技術

通過表面工程技術在傳統材料表面獲得一層非晶涂層可以提高其表面硬度、耐蝕及耐磨性能，在材料表面改性領域具有十分巨大的潛在應用價值，目前受到國內外學者的廣泛重視，是當前表面工程技術領域研究的熱點之一。

激光熔覆作為一種新型表面改性技術，把表面熔覆層技術以及非晶制備技術的優勢結合起來，可以采用較低的成本使材料表層滿足對高耐磨性和高耐蝕性能的要求，同時能充分發揮基體材料的強韌性優勢，從而大幅度提高了工程材料整體的綜合性能以及使用壽命。在油氣鉆探、礦山開采、重型冶金等重工業領域，表面熔覆技術成為修復部件、提高零件使用壽命的重要途徑。

但目前激光熔覆技術仍存在一些不足。首先所用的材料大部分是噴涂用合金材料，由于激光作用會導致Si、B等易氧化單質元素的燒損，并且金屬元素被氧化生成氧化物又會降低熔覆層非晶體積含量以及性能，因此大多數研究者均采用熔煉合金并霧化的手段制備熔覆層金屬粉末，即增加工藝流程又增加制備成本；除此之外，大多數研究者因采用的激光器激光光斑小，單次激光熔覆的厚度為0.2～0.5mm、除涂層材料的選擇與制備上存在不足之外，在確保熔覆層性能上優化制備流程也值得研究。因此，制備成本更加低廉并根據所需要的性能設計工藝條件，這已成為目前需要研究的課題之一。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種工藝流程簡單，不含有貴金屬元素、成本低廉的激光熔覆層鐵基復合粉末，以及利用激光加工的方法獲得有較高非晶體積含量，厚度較大的鐵基非晶熔覆層。

本發明提供的一種激光熔覆層的鐵基復合粉末，其重量百分比組成如下：鈷17％～19％，鎳16％～18％、硼3％～5％、硅2％～4％、鈮6％～8％，其余為鐵。

優選地，所述激光熔覆層的鐵基復合粉末，其重量百分比組成如下：鈷17％，鎳17％、硼4％、硅2％、鈮7％，余量為鐵。

在本申請的一個較佳實施例中，所述鐵基復合粉末由99.95％鈷、99.95％鎳、含19.4％硼的硼鐵、含75％硅的硅鐵、含70％鈮的鈮鐵以及99.5％鐵混合而成，所述％為重量百分比。因為硼、硅單質已氧化，熔點較低，直接激光熔覆容易氧化，而純鈮的熔點很高，激光熔覆難以熔化，因此采用硼鐵、硅鐵、鈮鐵而不是單質硼、硅、鈮，可以有效避免熔覆過程中單質元素的燒損，并且降低成本。

本發明提供的鐵基復合粉末的顆粒度為100～250目，當粉末粒度為150目時，激光熔覆效果最好。

本發明的鐵基復合粉末通過以下方法制備得到：將上述合金成分按照上述重量百分比進行配料，將配好的原材料用混粉機進行6小時混粉從而使粉末均勻混合。采用真空干燥箱進行100℃烘干3小時去除粉末中水分。

本發明提供了上述鐵基復合粉末在制備激光熔覆層中的應用。

本發明提供了上述鐵基復合粉末在提高材料表面硬度、耐腐蝕或耐磨性能中的應用。